專利名稱：精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬民用航天器姿態(tài)控制及其它需要高精度角度控制的高科技領域。
背景技術(shù)：
在航天器的姿態(tài)控制和很多高科技領域中，均要求很高的角度控制。目前，我國航天器姿態(tài)控制裝置精度只能達到秒級，世界上最高水平的美國哈勃天文望遠鏡，其定向精度已經(jīng)達到10-5″，所以精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)是航天等產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需解決的問題。
經(jīng)聯(lián)機檢索，未查到此類發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)，用于民用航天器姿態(tài)控制及其它需要高精度角度控制的高科技領域。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容為一種精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)，包括侍服電機，其特征在于包括一級密切圓減速器，和0～3級雙螺旋減速器；在減速器的左面為用發(fā)蘭固定在侍服電機上的剎車盤，右面為固定在驅(qū)動軸上的驅(qū)動盤，剎車盤和驅(qū)動盤分別具與各級減速器對應的剎車電磁鐵和驅(qū)動電磁鐵，減速器控制脈沖由伺服電機輸入，通過各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，由減速器的外環(huán)輸出轉(zhuǎn)角值。
本發(fā)明與相應的測量儀和微機系統(tǒng)結(jié)合后，通過各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，實現(xiàn)高達10-6″精度的任意轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
圖1是整個精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中第一減速器部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1中第三減速器部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
第2減速器的結(jié)構(gòu)與第3減速器相同，僅參數(shù)不同，故從略。
圖4是三向軸承的堵塞結(jié)構(gòu)圖。
圖5是圖4的B-B截面圖。
圖6是圖4的C視圖。
圖中1.伺服電機，2.鍵，3.驅(qū)動軸，4.剎車盤，5.第一減速器的偏心輪轂，6.活齒架，7.第一剎車電磁鐵，8.第一減速器的外環(huán)，9.第二剎車電磁鐵，10.第三剎車電磁鐵，11.第二減速器的絲桿，12、17.第二減速器的鋼球，14.第二減速器的輸出螺旋套(即第二級減速器三向止推軸承的內(nèi)套)，15.鋼球，16.第二減速器的輸入螺旋套，18.第三驅(qū)動電磁鐵，19.第二驅(qū)動電磁鐵，20.總輸出套(即第三級減速器三向止推軸承的內(nèi)套)，21.連接第一與第二減速器的花鍵副，22.滾珠，23.第一減速器的軸承外套，24.鋼球，25.第一驅(qū)動電磁鐵，26.驅(qū)動盤，27.鍵，28.彈簧圈，29.內(nèi)滾動軸承，30.套，31.外滾動軸承，32.外套，33.第三減速器的絲桿，34.第二螺旋同步套，35.鋼球，36.鋼球，37.第一螺旋套，38.第一螺旋同步套，39.鋼球，40.堵塞，41.鎖銷。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖給出的一個非限定性的實施例作進一步說明。
圖1為整個精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。整個機構(gòu)由伺服電機1的端蓋固定，由伺服電機1輸入，由外套20輸出。三個減速器依次同軸徑向排列，三個減速器間由滾動花鍵連接。在減速器的左面為用發(fā)蘭固定在電機上的剎車盤4，由剎車電磁鐵保持轉(zhuǎn)角的穩(wěn)定性，保持角位置精度，轉(zhuǎn)好一部分保持一部分。右面的驅(qū)動盤26將電機依次接通各減速器。中間的軸系3、4、29用于保持上述各組件的相對位置精度。
本機構(gòu)的工作過程如下當驅(qū)動電磁鐵25接通而其它電磁鐵斷開時，伺服電機1帶動驅(qū)動軸3和驅(qū)動盤26旋轉(zhuǎn)，第一級密切圓減速器工作，第一級減速器由外環(huán)8輸出，帶動第二、第三級減速器與輸出盤20整體轉(zhuǎn)動，輸出轉(zhuǎn)角的名義值，精度可達4″。當剎車電池鐵7和驅(qū)動電磁鐵19接通而其它電池鐵斷開時，第二級減速器工作，帶動第三級減速器與輸出盤20轉(zhuǎn)動，輸出轉(zhuǎn)角的名義余值，此時的轉(zhuǎn)角精度可達0.001″，輸出轉(zhuǎn)角范圍約±8″。當剎車電磁鐵9和驅(qū)動電磁鐵18接通而其它電池鐵斷開時，第三級減速器工作，由總輸出套20輸出轉(zhuǎn)角的名義余值，精度可達到0.000001″，即10-6″，輸出轉(zhuǎn)角范圍約±0.002″。這樣，通過三級減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，就可以實現(xiàn)任意角度高達10-6″精度的轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)。
圖2為機構(gòu)中第一級減速器的結(jié)構(gòu)示意圖，采用密切圓減速器。它的工作原理為偏心輪轂外徑的中心為601，與整個減速器的中心O存在偏心，偏心輪轂轉(zhuǎn)一圈各鋼球依次脈動一次?；铨X架6固定在剎車盤4上，限制鋼球只能作徑向運動。由于外環(huán)8的內(nèi)齒數(shù)比活齒架的齒數(shù)少1齒，當偏心輪轂5順時針轉(zhuǎn)動時，外環(huán)作逆時針轉(zhuǎn)動，由外環(huán)8上的滾動花鍵輸出。為了保證本減速器的靜平衡和動平衡，采用了偏心輪轂5實現(xiàn)。
當對精度要求不是很高的時候，轉(zhuǎn)角機構(gòu)可以只采用上述一個密切圓減速器。
圖3是機構(gòu)中的第三減速器，它是一種雙螺旋減速器，由兩個升角不同的螺旋副和止推副組成，其內(nèi)花鍵孔與第二減速器組成滾動花鍵副。當驅(qū)動電磁鐵帶動小升角滾動螺旋副的螺母37轉(zhuǎn)動時，由于升角很小，形成第一次減速，絲桿33作微量軸向移動。絲桿33又與鋼球35、螺母20組成大升角滾動螺旋副，當絲桿33軸向移動時，螺母20作微量轉(zhuǎn)動并輸出轉(zhuǎn)角。三向止推副由套20、鋼球36、套37組成，它可代替徑向，正、反軸向三個軸承的功能。
由于第二減速器和第三減速器的結(jié)構(gòu)是一樣的，故略去第二減速器的描述。
圖4～圖6為三向止推軸承局部結(jié)構(gòu)，它由外環(huán)37、內(nèi)環(huán)20、鋼球35、堵頭40和鎖銷41組成。在加工時，先在外環(huán)37上加工孔，安裝好堵頭40及鎖銷41，并做好相位記號701后(圖6)，車、磨外環(huán)37的滾到表面及各面。在裝配時，取下堵頭40和鎖銷41，將鋼球35由外環(huán)37的徑向孔中裝入，在軸承的整個圓周裝滿鋼球后，將堵頭40的滾道面磨出消氣間隙702(圖4)，將外環(huán)37孔的內(nèi)轉(zhuǎn)角處磨出倒角703(圖5)，然后裝上堵頭40及鎖銷41，使鋼球能平滑的經(jīng)過堵頭與外環(huán)的過渡線。
上述精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)在使用時，與測量儀、自動控制微機結(jié)合使用。它的工作過程如下當要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)角指令輸入到微機后，由測量儀測量出實際角度，微機計算出轉(zhuǎn)角差值。經(jīng)過微機計算，控制電磁鐵和電機驅(qū)動第一級減速器執(zhí)行轉(zhuǎn)角差值中4″的最大可約數(shù)部分轉(zhuǎn)角。跟著控制電磁鐵和電機驅(qū)動第二級減速器和第三級減速器執(zhí)行轉(zhuǎn)角差值中10-3″和10-6″的最大可約數(shù)部分轉(zhuǎn)角。如要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)角誤差為96°34′15.681186″的角度，則第一級減速器執(zhí)行96°34′12″角度，第二級減速器轉(zhuǎn)過3.681″角度，第三級減速器再轉(zhuǎn)過0.000186″角度，完成96°34′15.681186″的轉(zhuǎn)角。
權(quán)利要求
1.一種精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)，包括侍服電機，其特征在于包括一級密切圓減速器，和0～3級雙螺旋減速器，減速器之間依次同軸徑向排列；在減速器的左面為用發(fā)蘭固定在侍服電機上的剎車盤(4)，右面為固定在驅(qū)動軸上的驅(qū)動盤(26)，剎車盤和驅(qū)動盤分別具與各級減速器對應的剎車電磁鐵和驅(qū)動電磁鐵，減速器控制脈沖由伺服電機輸入，通過各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，由減速器的外環(huán)輸出轉(zhuǎn)角值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)，其特征為第1級密切圓減速器，采用偏心輪轂(5)實現(xiàn)靜平衡和動平衡；其中通過驅(qū)動盤上的驅(qū)動電磁鐵(25)與偏心輪轂離合，運動由該減速器外環(huán)(8)通過花鍵副輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)，其特征為第2、3級雙螺旋減速器各自的輸入螺旋套和輸出螺旋套之間采用了三向止推軸承；三向止推軸承包括外環(huán)(37)、內(nèi)環(huán)(20)、鋼球(35)、堵頭(40)和鎖銷(41)，其中采用徑向孔裝入鋼球，再用堵塞補齊滾道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)，其特征右邊布置分級驅(qū)動裝置通過驅(qū)動電磁鐵(19、18)分別與第2、3級雙螺旋減速器的輸入螺旋套離合；左邊布置逐級剎車裝置，通過剎車電磁鐵(9、10)分別與第2、3級雙螺旋減速器各自的輸出螺旋套離合。
全文摘要
一種精密轉(zhuǎn)角機構(gòu)，屬于民用航天器姿態(tài)控制及其它需要高精度角度控制的領域。其特征在于包括一級密切圓減速器，和0～3級雙螺旋減速器，減速器之間依次同軸徑向排列；在減速器的左面為用發(fā)蘭固定在侍服電機上的剎車盤4，右面為固定在驅(qū)動軸上的驅(qū)動盤，剎車盤4和驅(qū)動盤分別具與各級減速器對應的剎車電磁鐵和驅(qū)動電磁鐵，減速器控制脈沖由伺服電機輸入，通過各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，由減速器的外環(huán)輸出轉(zhuǎn)角值。它與相應的測量儀和微機系統(tǒng)結(jié)合，通過各減速器逐步輸出所需的轉(zhuǎn)角值來逐步提高所需的轉(zhuǎn)角精度，實現(xiàn)高達10
文檔編號G05D3/00GK1687855SQ20051005710
公開日2005年10月26日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者梁錫昌, 王家序, 陳小安 申請人:重慶大學